1.2. Средства повышения устойчивости работы электродвигательной на­грузки.

В сетях низкого и среднего напряжений применяется исключительно раз­дельный режим работы секций и питающих линий [14,37,40,66,98]. Выбор раздельного режима работы в таких сетях определяется требованием ограничения то­ков КЗ. Для этого применяются принципы дробления мощности понижающих трансформаторов, глубокого секционирования шин, реактирования и т.п. Достоин­ством параллельного режима работы является то, что при повреждении какого-ли­бо элемента сети, например, линии, сё можно отключить быстродействующими за­щитами, при этом связь между источниками питания и потребителями, а также устойчивость работы генераторов не нарушается.

В отличие от этого, при раздельном режиме работы отключение питающей ли­нии для потребителей обычно связано с перерывом питания на время действия АПВ поврежденной или АВР резервирующих линий. Таким образом, в сетях среднего и низкого напряжений АПВ и АВР являются непременным условием для обеспечения надежности электроснабжения потребителей 1-й и 2-й категорий.

Применяемые схемы электроснабжения промышленных подстанций от двух независимых источников с использованием существующих АПВ, АВР обладают достаточно высокой степенью надежности. Однако, применение на секционном выключателе шин 6(10) кВ подстанции АВР двустороннего действия в традици­онном исполнении позволяет получить минимальное время работы средств авто­матики 0,4-0,5 с, а перерыв в электроснабжении после его кратковременного на­рушения для потребителей составляет более 1,0 с.

1.3 Требования к устройствам авр, принципы их выполнения и расчет па­раметров настройки

В системах электроснабжения при наличии двух (и более) источников пита­ния целесообразно работать по разомкнутой схеме. Когда все источники включе­ны, но не связаны между собой, каждый из них обеспечивает питание выделен­ных потребителей. Такой режим работы сети необходим с целью; уменьшить ток КЗ, упростить релейную защиту, создать необходимый режим по напряжению и т.п. При этом надежность электроснабжения в разомкнутых сетях оказывается бо­лее низкой, чем в замкнутых, т. к. отключение единственного источника приводит к прекращению питания всех его потребителей. Электроснабжение потребителей, потерявших питание, можно восстановить автоматическим подключением к дру­гому источнику питания с помощью устройства АВР.

Применяемые схемы АВР должны удовлетворять изложенным ниже основ­ным требованиям [5,14,63,86,119,123].

1. Находиться в состоянии постоянной готовности к действию и срабаты­вать при прекращении питания потребителей по любой причине и наличии нор­мального напряжения па резервном для данных потребителей источнике питания. Чтобы не допустить включения резервного источника на КЗ, линия рабочего ис­точника к моменту действия АВР должна быть отключена выключателем со сто­роны шин потребителей. Отключенное состояние выключателя контролируется его вспомогательными контактами или реле положения, и эти контакты должны быть использованы в схеме включения выключателя резервного источника. При­знаком прекращения питания является исчезновение напряжения на шинах потре­бителей, поэтому воздействующей величиной устройства АВР обычно является напряжение. При снижении напряжения до определенного значения (обычно 0,7U_ном ) АВР приходит в действие.

2. Иметь минимально возможное время срабатывания t_АВР1, что необхо-димо для сокращения длительности перерыва питания потребителей и обеспечения само­запуска СД и АД. Минимальное время t_АВР1 определяется необходимостью исклю­чит), срабатывания АВР при КЗ на элементах сети, связанных с рабочим источником питания, если при этом напряжение на резервируемых шинах станет ниже напряже­ния срабатывания устройства АВР. Эти повреждения отключаются быстродейст­вующими защитами поврежденных элементов. При выборе выдержки времени необ­ходимо также согласовывать действие АВР с действием АПВ и с действием других устройств АВР, расположенных ближе к рабочему источнику питания.

3. Обладать однократностью действия, что необходимо для предот-вращения многократного включения резервного источника на устойчивое КЗ.

4. Обеспечивать вместе с защитой быстрое отключение резервного источни­ка питания и его потребителей от поврежденной резервируемой секции шин и со­хранять их нормальную работу путем ускорения защиты после АВР.

5. Не допускать опасных несинхронных включений синхронных электродвигателей и перегрузок оборудования 114,37,40,63,66,94,98,125]. Средства контроля встречного напряжения применяют:

- для запрета АВР и АПВ до момента, пока не исчезнет или не снизится до безопасного значения встречное напряжение;

- для осуществления быстродействующего синхронного АПВ или АВР (САВР).

Важным моментом при реализации АВР является обеспечение чувствитель­ности и селективности защит в СЭС. Сложность решения этой задачи заключает­ся в том, что уровни токов КЗ в этих режимах отличаются на порядок. При таких условиях максимально токовые защиты и отсечки, отстроенные от максимальных значений токов при параллельном режиме работы, оказываются нечувствительны­ми в автономном режиме работы.

Для повышения чувствительности защит рекомендуют [14,123] введение до­полнительных блокировок МТЗ по напряжению. Однако, современная РЗА, осно­ванная на применении микропроцессорной техники, обладает несравненно боль­шими возможностями. При необходимости, при резком изменении уровня токов КЗ, эта аппаратура позволяет автоматически или дистанционно изменять не толь­ко уставки защит, но и зависимость времени срабатывания оттока КЗ.

В качестве примера рассмотрим АВР на секционном выключателе схемы се­ти (рисунок 1.1,а). В этой схеме шины секционированы, секционный выключатель Q5 отключен. Каждая секция питается от отдельного источника. Схему АВР мож­но выполнить так, что устройство будет действовать на включение секционного выключателя при отключении любого из источников питания и исчезновении на­пряжения на любой секции шин. В этом случае осуществляется взаимное резерви­рование с помощью АВР двухстороннего действия.

Прежде чем включить секционный выключатель Q5, устройство АВР долж­но отключить выключатель Q2 или Q4 вводов, если он остался включенным при исчезновении напряжения на соответствующей секции шин. Для этой цели в схе­му АВР вводят пусковой орган, в котором обычно применяют минимальные реле напряжения [5,14,63,86,119,123].

Рисунок 1.1 Схема сети с устройством АВР на секционном выключателе (а) и графики изменения напряжения на резервируемой секции шин при КЗ (б, в)

В общем случае АВР содержит также орган выдержки времени. Если резер­вируемой является одна из секций, например секция I, то устройство АВР вклю­чает выключатель Q5 только при исчезновении напряжения на этой секции, пред­варительно отключив выключатель Q2, т. е. осуществляет одностороннее дейст­вие. Для удовлетворения основных требований, предъявляемых к АВР, параметры пускового органа и органа выдержки времени выбирают следующим образом.

Минимальный пусковой орган напряжения должен срабатывать при пони­жениях напряжения на шинах, например секции I, до U_ост.к , вызванных короткими замыканиями в точках K₃, K₆ (за элементами с сосредоточенными параметрами). Эти повреждения обычно отключаются защитой с выдержкой времени третьей ступени t_с.з , Характер изменения напряжения на шинах секции I и напряжение сра­батывания показаны на рисунке 1.1, в [5,13,14,37,40, 63,66,83,123].

U_c.p1 < U_ост.к/(K_отсK_u) (1.1)

где K_отс =1,1…1,2.

При КЗ в точках K₄ – K₅ устройство АВР не должно срабатывать. В этих случаях напряжение на шинах секции I может снизиться практически до нуля

(рисунок 1.1, б) и реле минимального напряжения срабатывают. Короткие замыкания в точках K₄ – K₅ ликвидируются быстродействующими защитами с выдержкой времени t_1с.л , а реле напряжения будет находиться в положении после срабатыва­ния в течение времени (t_1с.з+t_с.л). После отключения поврежденного элемента на­пряжение на шинах секции I начинает восстанавливаться и осуществляется само­запуск электродвигателей. Для того чтобы исключить действие АВР, в этом слу­чае необходимо соответствующим образом выбрать выдержку времени t_АВР1 и обеспечить возврат минимальных реле напряжения в исходное состояние при на­пряжениях, не больших значения U_{отс.сзп}- Это второе условие выбора напряжения срабатывания

U_c.pl ≤ U_{ост.сзп}/(K_в K_отсK_u) (1.2)

где К_в = 1,25 - коэффициент возврата.

В качестве уставки принимается меньшее значение напряжения срабатыва­ния, полученное из (1.1) и (1.2). В расчетах часто принимают

U_c.pl = (0,25…0,4)(U_ном/K_u) (1.3)

Расчитанное таким образом напряжение срабатывания обычно удовлетворяет обоим условиям. При этом выдержка времени t_ABP1 должна быть больше време­ни (t_c.з+t_o.в)- Обычно в расчетах принимают наибольшую выдержку времени за­щит присоединении, отходящих от шин источника питания ИП I и от шин секции I, т. е.

t_авр1 > t_с.з.mаx+ t. (1.4)

В аналоговых схемах АВР пусковой орган (реле минимального напряжения) и орган выдержки времени объединены в одном реле. Если на резервируемом эле­менте СЭС (например, на линии Л1) имеется устройство АПВ, то время t_ABP1 должно согласовываться со временем действия АПВ t_AПB1, чтобы АВР действова­ло только после неуспешного действия АПВ. Для этою время t_ABР1, полученное из выражения (1.4), необходимо увеличить на значение t_AПB1 при однократном АПВ.

Если в системе электроснабжения (рис. 1.1, а) наряду с рассматриваемым устройством АВР имеется устройство АВР, расположенное ближе к рабочему источнику питания, то его время действия t_ABP1 выбирается с учетом сказанного, а для рассматриваемого устройства АВР должна быть ведена задержка на срабатывание t_зав , которая в зависимости от типов выключателей и реле времени в схемах АВР принимается 2÷3 с.

В условиях эксплуатации, когда случаются перегорания предохранителей или другие неисправности в цепях трансформаторов напряжения, возможны срабатывания минимальных реле напряжения пускового органа. Для предотвращения ложных действий устройства АВР имеется ряд способов, например, в пусковом органе используют два минимальных реле напряжения, включенные на разные трансформаторы напряжения. Для этих же целей в пусковом органе вместе с ми­нимальным реле напряжения используют минимальное реле тока, включенное на ток питающей линии Л1. Такой комбинированный пусковой орган срабатывает лишь тогда, когда вместе с исчезновением напряжения на шинах исчезает ток в линии. Ток срабатывания реле отстраивается от минимального рабочего тока I_{раб min} питающей линии по условию

I_с.з= I_{раб min}/(K_отсK₁) (1.5)

где K_отс = 1,5.

В этом случае выдержка времени t_АВР1 определяемая из условия (1.4), согла­суется только с защитой, действующей при КЗ в точке К6. Если к резервируемым шинам подключены СД и компенсаторы, то при отключении рабочего источника питания на шинах в течение некоторого времени поддерживается остаточное на­пряжение. Значение этого напряжения снижается постепенно, поэтому минималь­ное реле напряжения АВР может подействовать с замедлением, достигающим 1 с и более. Такое замедление нежелательно. Избежать его можно, если вместо мини­мального реле напряжения использовать реле понижения частоты. Это возможно, т. к. снижается не только значение, но и частота остаточного напряжения, причем время снижения частоты до значения уставки срабатывания, равной 46÷47 Гц, обычно не превышает 0,2÷0,3 с, т.е. всегда значительно меньше, чем время сни­жения остаточного напряжения до уставки срабатывания минимального реле напряжения.

Действие устройства АВР имеет смысл при наличии напряжения на резерв­ном источнике питания, для чего в пусковой орган АВР включают максимальное реле напряжения, контролирующее наличие напряжения на резервном источнике питания на шинах секции II. При минимальном рабочем напряжении U_{раб min} реле должно находиться в состоянии после срабатывания, разрешая действие пусково­го органа АВР, что обеспечивается выбором его напряжения срабатывания по ус­ловию

U_c.р2 = U_{раб min} / (K_в K_отсK_u) (1.6)

где K_отс = 1,5…1,7 - коэффициент отстройки; К_в = 0,8 - коэффициент возврата.

В расчетах обычно принимают U_c.р2 = (0,65...0,7) (U_ном K_u). Требование од­нократности действия АВР удовлетворяется, если продолжительность воздейст­вия на включение выключателя Q5

t_АВР1 = t_вв+ t_зап (1.7)

где t_вв- время включения выключателя Q5, t_зап =0,3...0,5 с.

Включенный от АВР выключатель должен иметь защиту, действующую с ускорением после АВР. Когда при действии АВР резервный источник питания пе­регружается и не обеспечивает самозапуск электродвигателей, рекомендуют от­ключить часть нагрузки защитой минимального напряжения.